Spontan emission, inden for fysik udsendelse af fotoner ved en spontan atomar overgang fra en exciteret tilstand til en tilstand med lavere energi. En spontan proces sker uden ydre årsag eller fremskyndelse. Spontan emission adskiller sig fra stimuleret emission, som udnyttes i en laser og kræver tilstedeværelse af ekstern stråling af en bestemt frekvens. Sandsynligheden for spontan emission og for den modsatte proces, lysabsorption, blev introduceret af Einstein i hans diskussion af Plancks lov om hulrumsstråling (se Planck-fordeling). Spontan emission spiller en vigtig rolle, bl.a. ved beskrivelse af laseres støjegenskaber.